Oxygen isotope geochemistry for basalts from the Antarctic-Phoenix Ridge

Abstract

피닉스판은 남미대륙과 남극반도 사이의 드레이크 해협에 존재하는 소규모 해양판으로 북동쪽부터 P1, P2, P3로 분류된다. 본 연구는 P2와 P3 구역에서 드레지한 화산암 시료에 대하여 수행되었다. P2와 P3구역 축부에 존재하는 화산체(PR2, SPR1, SPR2)는 상대적으로 젊고(1.4 - 3.1 Ma), 지구화학적으로 부화된 중앙해령현무암류(E-MORB)이다. 반면, P3구역의 축부로부터 남동쪽에 위치한 화산체는 보다 오래되었으며(PR3

3.5 - 6.4 Ma) 결핍된 중앙해령현무암류(N-MORB)이다. 우리는 이들 현무암들로부터 감람석 반정을 분리하여 산소동위원소 분석을 하였다. 비교를 위하여 유리질 부분도 함께 분석하였다. 분석은 극지연구소에서 CO2-레이져 불화방식 산소동위원소 분석기를 이용하여 수행하였다. 본 연구의 목적은 MORB 근원맨틀에 내재되어 있는 지구화학적 이질성의 본질을 고찰하는 것이다. 측정된 산소동위원소비는 다음과 같다: PR2 (δ18Oolivine = 5.3 - 5.7‰, δ18Oglass = 5.2 - 5.3‰)

SPR1, SPR2 (δ18Oglass = 5.1 - 5.3‰)

PR3 (δ18Oolivine = 5.3 - 5.6‰, δ18Oglass = 5.0 - 5.3‰). 감람석 반정에 대한 δ18O값은 대서양 중앙해령 현무암의 감람석에 대하여 기존에 보고된 연구결과 범위(5.0 - 5.2‰)부터 그 보다 다소 높은 값까지 확장되어 있으나, 신선한 유리질 현무암에 대하여 보고된 범위(5.4 - 6.2‰)내에 포함된다. 연구 시료의 감람석-유리질 현무암 사이의 δ18O값 차이는 +0.4 ± 0.1‰로 감람석-액 간의 평형분별에서 기대되는 범위인 -0.7 ± 0.1‰에서 매우 벗어나 있다. 유리질 현무암의 이차적 열수변질에 의하여 이런 비평형이 초래된 것으로 판단된다. E-MORB 시료들의 경우, Mg#가 작아질수록 δ18O 값은 감소하는 경향을 보인다. 이러한 사실로부터 현무암질 마그마가 분화될 때 열수에 의해 변질 받은 하부지각물질을 혼염하였을 가능성이 있음을 추정할 수 있다. K2O/TiO2, K/Sr 또는 La/Ti 비와 δ18O 값 간의 뚜렷한 음의 상관관계는 위의 해석을 뒷받침한다. N-MORB와 E-MORB 근원맨틀의 지구화학적 이질성을 파악하기 위하여 우리는 동일한 Mg#를 가지는 현무암으로부터 분리된 감람석에 대하여 얻어진 δ18O 값을 비교하여 보았다. 그 결과 양자로부터 유의미한 차이를 관찰할 수 없었다. 흥미롭게도 N-MORB와 E-MORB의 근원맨틀은 Sr-Nd-Pb 동위원소비에 있어서 매우 뚜렷한 차이를